Spéciation avancée de l'arsenic dans l'eau par HPLC-ICP-MS
Instrumentation:
ICP: SOLATION® ICP-MS
LC: AVANT® (U) HPLC
Auteur :
Dr Fadi Abou-Shakra
Advion Interchim Scientifique®
Introduction
L'arsenic (As) est un élément toxique présent dans diverses matrices environnementales, notamment l'eau, le sol et les aliments. Sa toxicité dépend fortement de sa forme chimique. L'arsenic inorganique est une forme particulièrement toxique, fréquemment présente dans les sources d'eau, présentant des risques sanitaires importants tels que des lésions cutanées et des cancers. Par conséquent, la détection et la quantification précises des espèces d'arsenic inorganique sont essentielles pour garantir la salubrité de l'eau et la conformité aux normes réglementaires. La HPLC-ICP-MS est un outil analytique très performant pour réaliser ces analyses.
La HPLC-ICP-MS allie les capacités de séparation de la HPLC à la sensibilité de détection de l'ICP-MS. La HPLC sépare les espèces d'arsenic selon leurs propriétés chimiques, tandis que l'ICP-MS les détecte et les quantifie avec une sensibilité et une précision élevées.
La solution de spéciation Advion Interchim Scientific offre plusieurs fonctionnalités clés qui aident l'utilisateur final à développer des méthodes HPLC-ICP-MS robustes, notamment :
1. Un logiciel entièrement intégré qui contrôle à la fois le système ICP-MS SOLATION® et le système HPLC AVANT®. De plus, le logiciel ICP-MS Express permet de contrôler un détecteur UV-DAD pour une analyse en temps réel des données ICP-MS et UV, permettant ainsi à l'utilisateur final de résoudre tout problème chromatographique lors du développement de la méthode.
2. Routines de quantification avancées telles que des routines intégrées de dilution d'isotopes spéciés pour une précision ultime et des calculs semi-quantitatifs pour rendre compte de la concentration d'espèces inconnues.
3. Examen simplifié des données : qui permet de modifier à la volée les paramètres d'intégration des pics, accélérant ainsi le processus de développement de la méthode.
4. Rapports flexibles permettant la génération facile de rapports et simplifiant l'exportation des données pour l'intégration avec LIMS ou d'autres systèmes de données de laboratoire.
5. Commutation automatique de colonnes pour l'analyse de spéciation multi-éléments afin de permettre une analyse séquentielle sans surveillance de différents lots d'échantillons.
Méthodologie
Des espèces d'arsenic inorganique sous forme d'oxydes d'As(III) et d'As(V) solides, ainsi que du dihydrogénophosphate d'ammonium, ont été obtenues auprès d'Oakwood Chemicals, États-Unis. La séparation des deux espèces d'As a été réalisée sur un Advion Interchim Scientific.® Colonne C18, stratégie Uptisphere 100A, granulométrie 5 µm, longueur 250 mm et diamètre intérieur 3 mm. La phase mobile était composée de 5 mM de phosphate d'ammonium dihydrogéné et de 0.05 % d'acétonitrile, ajustés à pH 2.6.
Séparation et résultats
La figure 1 montre la séparation des deux pics d'arsenic inorganique ainsi que la réponse d'un pic d'étalon interne injecté pour corriger une éventuelle dérive au fil du temps. L'impact de l'utilisation du pic pour normaliser le signal sur la stabilité à long terme de l'analyse est mis en évidence dans la figure 2.
Figure 1: La séparation de As(III) et As(V) à l'aide d'une colonne C18.
La stabilité à long terme de la séparation est évaluée à l’aide de deux variables, la surface du pic et le temps de rétention des pics élués.
Figure 2 : Stabilité de l’aire du pic de 1 ppb d’As(V) sur 4 heures avec et sans normalisation. Bien que la stabilité à long terme pour des injections de 50 µL de 1 ppb d’As(V) sur 4 heures ait été inférieure à 10 %, la normalisation du signal en le rapportant à l’aire du pic injecté a amélioré cette précision à moins de 3 %.
Figure 2: Stabilité de la surface du pic pour 1 ppb d'As(V) sur 4 heures d'analyse. Une dérive vers le haut de la réponse est visible sur le graphique (carrés orange), corrigée avec succès grâce à l'utilisation d'un étalon interne (losange bleu).
D'autre part, en regardant la stabilité du temps de rétention comme le montre la figure 3, nous pouvons clairement voir que le temps de rétention des pics n'a pas dérivé au cours de la période d'analyse de 4 heures.
Figure 3: Stabilité du temps de rétention pour As(V) sur 4 heures avec et sans étalon interne, aucune dérive n'a pu être détectée.
Afin d'établir la limite de détection de la méthode, la figure 4 présente la liste des pics générée par le logiciel, listant les pics et leur rapport signal/bruit. Avec un rapport signal/bruit de 112 pour 1 ppb d'As(V), cela se traduit par des limites de détection inférieures à 30 ppt, calculées sur la base de 3 x le rapport signal/bruit.
Figure 4: Liste de pics générée à partir de 1 ppb As(V) et 0.25 ppb As(III) montrant d'excellents rapports S/B et soulignant la puissance de détection du système.
Conclusion
La HPLC-ICP-MS est une technique essentielle pour la spéciation de l'arsenic, fournissant des données précises et fiables, essentielles aux évaluations environnementales et de sécurité alimentaire. Dans ce dossier d'application, nous avons démontré la capacité de la solution de spéciation à utiliser SOLATION.® ICP-MS. Une séparation fiable et reproductible a été obtenue, et des limites de détection de l'ordre du ppt ont été facilement atteintes. L'automatisation complète du système permet à l'utilisateur d'analyser les échantillons sans surveillance et de traiter les données et de générer des rapports avec une intervention minimale.
